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Tissue Engineering ist ein sich rasant entwickelnder Sektor in der medizinischen Forschung. Mittels körpereigener Stammzellen und geeigneten Trägermaterialien soll ein möglichst funktionstüchtiges Ersatzgewebe produziert werden. Beim Tissue Engineering des Knochens sind Kryogele ein häufig verwendetes Trägermaterial, da es poröse Strukturen in 3D nachbilden kann. Mesenchymale Stammzellen können sich in funktionelle Knochenzellen entwickeln und aus verschiedenen Körpergeweben gewonnen werden. Im vorliegenden Projekt wurden vier verschiedene Trägermaterialien auf Kryogelbasis hergestellt und hinsichtlich des physikalischen Verhaltens charakterisiert. Anschließend wurden aus Fettgewebe abgeleitete Stammzellen auf den Trägermaterialien ausgesät und osteogen differenziert. Durch Messung spezifischer Funktions- und Stoffwechselparameter sollte das osteogene Potential der 3D-Produkte mit dem einer osteogen differenzierten 2D-Kultur verglichen werden. Die vier verschiedenen Kryogele mit den jeweils charakteristischen Zusatzstoffen Platelet-rich Plasma, Kollagen, immunzellkonditioniertes Medium und RGD-Peptide wurden produziert und auf ihre Steifigkeit, Porengröße und Porosität geprüft. Parallel wurden aus Fettgewebe abgeleitete Stammzellen isoliert, kultiviert und einer Qualitätskontrolle unterzogen. Nach anschließender Aussaat der Stammzellen auf den Trägermaterialien und osteogener Differenzierung für 14 Tage wurde die DNA-Menge und die Zellaktivität im Verlauf untersucht und mit einer 2D-Kultur verglichen. Zuletzt wurden die physikalischen Änderungen der Trägermaterialien bei Besiedelung im zeitlichen Verlauf untersucht. Die Versuche konnten aufzeigen, dass die physikalischen Eigenschaften der Trägermaterialien in vielerlei Hinsicht günstige Basisparameter für die Besiedelung bilden. Das Trägermaterial des Typs Kollagen konnte dabei am meisten überzeugen. Im Verlauf der Differenzierung zeigte sich je nach Messparameter ein heterogenes Bild welches Trägermaterial die besten Bedingungen zur Differenzierung bietet. Insgesamt können die vier Kryogele die physiologischen dreidimensionalen Bedingungen besser als eine 2D Kultur abbilden, bei den Messmethoden während der Differenzierung zeigt sich jedoch die Komplexität der 3D-Kultur. Damit sind die verwendeten Kryogele und die Messmethoden in 3D auch in Zukunft weiterzuentwickeln, um dem Ziel eines Knochenersatzmaterials noch näher zu kommen.

Canine Osteosarkome sind bösartige Knochentumore, die am häufigsten in großen und besonders großen Hunderassen wie Rottweiler, Bernhardiner, Irischer Wolfshund und Dänischer Dogge vorkommen, mit Metastasenbildung in der Lunge oder, seltener, in anderen Knochen oder Weichteilen. Die Inzidenz von Osteosarkomen ist in Hunden 60-fach höher verglichen mit menschlichen Fällen. Studien an Hunden werden oft als Modellsysteme für Behandlung von Menschen mitgenutzt. Neuere Behandlungsansätze für metastasierende canine Osteosarkome sind immer noch gefragt. Der vor kurzem entwickelte kleine molekulare Agonist SR9009 wurde im Kontext von neuen Behandlungen gegen humane Glioblastome, Lungenkrebs und andere Krebsarten untersucht und zeigte selektive Toxizität. SR9009 hat ebenso potentielle unterstützende Wirkung in Skelettmuskelaktivität, Biogenese und Respiration von Mitochondrien. In dieser Studie wurden canine Osteosarkom-Zellen (D17) als Sphäroide kultiviert, da sie so die dreidimensionale Struktur und das Umfeld von Mikrotumoren simulieren. Diese wurden mit unterschiedlichen Konzentrationen von SR9009 behandelt, um dessen potentielle Anti-Tumor-Effekte zu untersuchen. SR9009 zeigte einen konzentrationsabhängigen anti-proliferativen Effekt. Dieser Effekt wurde allerdings nicht wie postuliert über den apoptotischen Pfad ausgelöst. Die Behandlung mit SR9009 zeigte eine konzentrationsabhängige Herunterregulierung von drei molekularen Markern, die in malignen caninen Osteosarkomen überexprimiert waren: CXCR4, PDGFRA und EGFR. Auch die invasive Aktivität der Sphäroide war nach SR9009-Behandlung konzentrationsabhängig stark reduziert. Eine kombinierte Behandlung von SR9009 mit dem derzeit genutzten Chemotherapeutikum Doxorubicin zeigte noch stärkere toxische Effekte und könnte daher neue Behandlungsoptionen bieten. Canine osteosarcoma is a form of malignant bone tumor most common in large and giant dog breeds such as Rottweilers, Saint Bernards, Irish Wolfhounds or Great Danes, often manifesting metastases in the lung or, more rarely, other bones or soft tissues. Incidence of osteosarcoma in dogs is up to 60 times higher compared to human cases, and studies in dogs are often used as model systems for human treatment as well. Further treatment options for metastasizing canine osteosarcoma are still in need. Recently developed small molecular agonist SR9009 has been investigated in treating human glioblastoma, lung carcinoma and other cancer types, exhibiting selective toxicity. SR9009 has also been indicated in promoting skeletal muscle activity, mitochondria biogenesis and respiration. In this study, canine osteosarcoma cells (D17) were cultured in form of spheroids, simulating the three-dimensional structure and environment of microtumors. They were treated with varying concentrations of SR9009 to investigate potential anti-tumor effects. SR9009 exhibited a concentration-dependent anti-proliferative effect in concentration ranges previously used in vitro and in vivo, however, not induced via the apoptotic pathway, as previously theorized. Treatment with SR9009 showed concentration-dependent downregulation of three molecular markers overexpressed in malignant canine osteosarcoma: CXCR4, PDGFRA and EGFR. Moreover, invasive activity of the spheroids was strongly reduced after SR9009-treatment in a concentration-dependent manner. Combinatorial treatment of SR9009 with currently employed chemotherapeutic doxorubicin showed even stronger anti-tumor effects and may also provide a new treatment avenue. submitted by: Anna Franziska Saßmann Auch als Printexemplar in der Bibliothek verfügbar Masterarbeit Wien, FH Campus Wien 2021

Humane primäre Hepatozyten werden häufig zur Untersuchung von Arzneimitteltoxizitäten, Arzneimittel-Clearance und Arzneimittel-Wechselwirkungen verwendet. Aufgrund der schnellen Dedifferenzierung der Zellen in zweidimensionalen Kulturen geht der Leberphänotyp und die Leberfunktion verloren und eine langfristige Kultivierung ist nicht möglich. Aus diesem Grund werden häufig 3D- Zellkultursysteme verwendet, die die in vivo Leberphysiologie besser imitieren können. In der Arbeitsgruppe wurde ein Zellsheetlayersystem (CSL) entwickelt, welche Leberläppchen nachahmen und mit Hepatozyten und sinuosidalen Leberendothelzellen besiedelt werden können. Die Herstellung erfolgt durch die 3D-µcontact-printing-Methode. Das Kultivieren von Zellen in diesen dreidimensionalen Strukturen kann zu phänotypischen und funktionellen Verbesserungen bei den kokultivierten Zelltypen führen. Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war die Entwicklung einer Antikörper-basierten Immunfluoreszenzdetektionsmethode, durch die Hepatozyten und sinuosidale Leberendothelzellen (LSECs) auf einem Zell-Sheet-Layer-System (cell-sheet-layer, CSL) durch Farbstoff-markierte Antikörper und Laserscanningmikroskopie selektiv detektiert werden können. Dies dient zur besseren Charakterisierung des Zellsheetlayer-Kokultursystems. Zu diesem Zweck wurden primäre upcyte® Hepatozyten (pHeps) und primäre upcyte® LSECs verwendet, welche aufgrund gentechnischer Modifikationen länger proliferieren können. Mit der 3D-µ-contact-printing-Methode wurden Zellsheetlayer hergestellt. Verschiedene Antikörper (AK)-Kombinationen wurden getestet und die Immunfluoreszenzdetektionsmethode konnte erfolgreich mit einem monoklonalem anti-Albumin-AK zur Detektion der Hepatozyten sowie einem monoklonalem anti CD31-AK zur Detektion der LSECs in einer 2D-Kokultur etabliert werden. Zuvor konnte gezeigt werden, dass die selektive Detektion der Hepatozyten und LSECs mit folgenden AK-Kombinationen nicht möglich war: polyklonaler anti Albumin AK (Heps)/ monoklonaler anti CD31-AK (LSECs) und monoklonaler anti AAT-1-AK (Heps)/ monoklonaler anti CD31-AK (LSECs). Der Grund hierfür waren jeweils unspezifische Bindungen der AK an beide Zelltypen. Die Ergebnisse zeigen, dass bei der selektiven Detektion von verschiedenen Zelltypen in einem Kokultursystem auf Unspezifität der verwendeten AK geachtet werden muss und die spezifischen Antigene sorgfältig ausgewählt werden müssen., Human primary hepatocytes are often used to study drug toxicities, drug clearance and drug interactions. Due to the rapid dedifferentiation of cells in two-dimensional cultures, the liver phenotype and liver function are lost and long-term cultivation is not possible. For this reason, 3D cell culture systems are often used to imitate the in vivo liver physiology. In our team a cell sheet layer system (CSL) was developed, which mimics liver lobules and can be colonized with hepatocytes and liver sinuosidal endothelial cells. The production is done by the 3D-µcontact-printing method. The cultivation of cells in these three-dimensional structures can lead to phenotypic and functional improvements in the co-cultured cell types. The aim of the present bachelor thesis was the development of an antibody-based immunofluorescence detection method for the selective detection of hepatocytes and liver sinuosidal endothelial cells (LSECs) on a cell-sheet-layer (CSL) system using dye-labelled antibodies and laser scanning microscopy. With this technique the cell sheet layer-coculture system can be better characterized. For this purpose, primary upcyte® hepatocytes (pHeps) and primary upcyte® LSECs were used, which can proliferate longer due to genetic modifications. Cell sheet layers were produced using the 3D µ-contact-printing method. Various antibody (Ab) combinations were tested and the immunofluorescence detection method was successfully established with a monoclonal anti-albumin-Ab for hepatocyte detection and a monoclonal anti-CD31-Ab for LSEC detection in a 2D coculture. Previously it was shown that selective detection of hepatocytes and LSECs was not possible with the following Ab combinations: polyclonal anti albumin Ab (Heps)/ monoclonal anti CD31-Ab (LSECs) and monoclonal anti AAT-1-Ab (Heps)/ monoclonal anti CD31-Ab (LSECs). This was due to unspecific binding of Abs to both cell types. The results show that the non-specificity of a Ab must always be tested in a coculture system to selectively detect different cell types in a coculture system and in addition, antigens must be carefully selected.

Fragestellung: Weichgewebssarkome (STS) sind bösartige Tumore mesenchymalen Ursprungs, es sind mehr als 50 morphologische Subtypen beschrieben. Die Prognose von STS, insbesondere bei Kindern, ist nicht befriedigend. Neue 3-dimensionale Kultursysteme sind notwendig, da sie die Untersuchung der individuellen[zum vollständigen Text gelangen Sie über die oben angegebene URL], Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2018)

Fragestellung: Die fettige Infiltration stellt einen entscheidenden Risikofaktor für die Heilung nach der chirurgischen Rekonstruktion der Rotatorenmanschette (RM) dar. Ziel der Studie war es, aus zellbiologischer Sicht mögliche Einflussparameter zu identifizieren, die für eine schlechtere[for full text, please go to the a.m. URL], Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2013)

Ziel dieser Arbeit war es, mesenchymale Progenitorzellen (MPC) aus Knochenmark in einer dreidimensionalen Kollagen Typ I-Matrix osteogen zu differenzieren und bezüglich ihrer Reaktion auf mechanische Reize mit undifferenzierten Progenitorzellen zu vergleichen. Die MPC wurden parallel in Expansions- und Differenzierungsmedium kultiviert, um unterschiedlich weit differenzierte MPC-Populationen zu erhalten, deren Reaktion auf zyklische mechanische Dehnung verglichen wurde. Untersucht wurden der Einfluss der Kulturmedien, der Kultivierungsdauer und des mechanischen Reizes auf mRNA-Ebene mittels real-time-PCR und auf Proteinebene mittels ELISA und histochemischen Färbemethoden. Es wurden die Dauer der Differenzierung, die Zelldichte und die Art der Zellkultivierung variiert. Unter Differenzierungsbedingungen wurden einige osteogene Marker stärker exprimiert als unter Expansionsbedingungen. Eine Mineralisierung der Kollagengele fand nur bei höherer Zelldichte (>1x106 Zellen/Gel) statt. Eine Vordifferenzierung im Monolayer vor der Kultivierung im Kollagengel konnte die Differenzierung nicht beschleunigen. Auch die Expression von Matrixmetalloproteinasen war teilweise vom Differenzierungsstadium der MPC beeinflusst. Die mechanische Stimulation führte zu einer Erhöhung osteogener Marker, wobei manche Gene unter Expansions- und Differenzierungsbedingungen, manche Gene nur unter Differenzierungsbedingungen auf den mechanischen Reiz ansprachen. Auch die Reaktion der Matrixmetalloproteinasen auf den mechanischen Reiz war zum Teil abhängig von der Zelldichte und den Differenzierungsbedingungen. Die Daten zeigen, dass sowohl die Differenzierung der MPC als auch die Reaktion der MPC auf den mechanischen Reiz stark von Zelldichte und Kulturmedien beeinflusst werden. Mechanische Reize erhöhen die Expression früher osteogener Marker und modulieren die Expression Matrix-abbauender Gene.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Funktion des morphoregulatorischen Faktors Epimorphin an zwei Subklonen der Pankreasadenokarzinom-Zelllinie A818 untersucht. Der Subklon A818-6 bildet unter 3D-Kulturbedingungen ein- schichtige epitheliale Hohlkugeln („hollow spheres“) aus. In dieser Struktur vorliegende Zellen weisen wieder Eigenschaften normaler epithelialer Pankreasgangzellen auf. Im Gegensatz zu A818-6 entwickelt der Subklon A818-4 lediglich kompakte Sphäroide. Untersuchungen zu einer möglichen induktiven Wirkung des Epimorphin auf die Lumenbildung wurden an Epimorphin-überexprimierenden A818-4- und A818-6-Transduktanten durchgeführt. Diese Daten offenbarten keinen Einfluss auf die Morphologie. Die physiologische Funktion des Epimorphin wurde insbesondere an A818-6-Zellen näher charakterisiert, um Rückschlüsse auf einen potentiell morphoregulatorischen Einfluss ziehen zu können. Die Ergebnisse sprechen für eine Funktion des Epimorphin auf Ebene des Vesikeltransports, wodurch es die Zellpolarisierung ermöglicht und damit die Basis für die Zelldifferenzierung schafft.